一種關(guān)于原油超聲波相關(guān)流量計的設(shè)計
1、超聲波相關(guān)流量計原理
相關(guān)法利用相關(guān)技術(shù)測量流體流量。測量精度與流體中的聲速無關(guān),測量精度高,適用于多相流,干擾大的流體的測量。當流體在管道內(nèi)流動時,如果含有其他雜質(zhì),其內(nèi)部就存在著各種各樣的隨機擾動,從而產(chǎn)生了與流動狀況有關(guān)的流動信號,并具有一定的統(tǒng)計特性。相關(guān)法流量計的結(jié)構(gòu)如圖1所示。 A,A’和B,B’是兩組超聲波發(fā)射和接收換能器,L為上游換能器和下游換能器之間的距離。當超聲波信號穿過管道時,超聲波信號會受到流體中噪聲的調(diào)制,調(diào)制后的超聲波信號中就包含了流體速度場的信息,對此超聲波信號進行分析,提取與流動狀況有關(guān)的流動信號A(t)和B(t),且將A(t)和B(t)作相關(guān)運算,得到相關(guān)函數(shù)RAB(τ): 該函數(shù)峰值所對應(yīng)的時間位移為τ,就是流體從上游換能器傳遞到下游換能器的時間,即該系統(tǒng)中的傳遞時間(也稱渡越時間)。流速的計算公式為: 根據(jù)流速,進而求得流量: 式中:D為管道的直徑。
2、單井原油超聲波相關(guān)流量測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖1所示,單井流量測量系統(tǒng)主要由氣液分離預(yù)處理,超聲波檢測,信號處理三部分構(gòu)成。下面分別對這三部分進行分析。
2.1氣液分離預(yù)處理部分
預(yù)處理部分其結(jié)構(gòu)如圖2所示。預(yù)處理部分的功能一是進行液氣分離(抽油機抽出的原油中除了油液混合外,還含有氣體和其他雜質(zhì),氣體對油液測量會帶來較大的誤差,所以在對油液測量時必須進行氣液分離);二是解決間歇流動時的滿管測量(抽油機工作時每次抽出的原油不等,而且是間歇流動,這樣造成管道中油液可能不是滿管,也會帶來很大的測量誤差)?;谶@些原因在對油液測量前要進行預(yù)處理,經(jīng)過預(yù)處理后實現(xiàn)氣液分離和油液滿管通過計量油管,減小計量誤差。工作原理是:原油從進油口經(jīng)沉沙罐后進入儲油罐,在儲油罐里進行油氣分離,分離的氣體從儲油罐上閥門(出氣閥)經(jīng)氣管道輸出,當儲油罐中的油液達到一定高度時,浮球上浮打開下閥門(出油閥),同時上閥門封堵氣口,建立壓力,儲油罐中的油在壓力的作用下,通過測量管道流向出油口,當儲油罐中的油液下降到一定的液位時,浮球下沉封堵下閥門,打開上閥門,這樣重復(fù)工作完成氣液分離。
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